2021 Fiscal Year Research-status Report
実機制御への応用を目指した予測性運動制御を実現する脳幹・小脳ループの神経機構理解
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18KK0286
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
平田 豊 中部大学, 工学部, 教授 (30329669)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 明 東海大学, 医学部, 准教授 (70546746)
LEE Jaeryoung 中部大学, 工学部, 講師 (70736363)
小野 誠司 筑波大学, 体育系, 准教授 (70754753)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 予測性制御 / 眼球運動 / ロボット / 人工小脳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，動物に見られる予測性適応運動制御の神経機構を理解し，その工学的実現を目指す．具体的には，ほとんどの脊椎動物で観測される眼球運動である 視運動性眼球運動(OKR)に着目し，ヒト，サル，マウス，ならびに金魚を対象として，種横断的にOKRの予測性適応制御の行動特性と神経機構を明らかにすること を目的とする．また，こうした予測性適応制御を実現する神経機構を人工脳として計算機上に実装し，制御コントローラとしてロボットの予測性適応制御に応用 することにより，その工学的有効性を示すことを目的とする．本研究では，国内外の共同研究チームにより，次の4つのレベルの研究を進め，上記目的の達成を 目指す：1 行動，2 神経細胞活動，3 神経ネットワーク，4 工学応用．
2021年度は，昨年度に引き続きCOVID-19のパンデミックのため，計画していた海外共同研究者の研究室における動物実験(上記レベル1と2)を実施できなかった．一方，国内の代表者と分担者の研究室においてこれらのレベルにおける研究を可能な範囲で実施し，その他のレベルの研究についても概ね計画通りに進められた．海外共同研究者の元で実施予定であったレベル1, 2に関するマウスを用いた実験は，分担者 加藤の研究室で部分的に実施し，代表者の研究室で実施したヒトの実験と合わせ，2021年11月にSociety for Neuroscience Annual meetingにおいて成果を発表した．また，レベル1に関する分担者 小野の研究室で実施されたヒトを対象とした研究成果の一部も，同国際会議で発表した．レベル4の研究としては，昨年度までに得られたレベル3に関する成果に基づき，神経ネットワークモデルをFPGAに実装し，実世界での動作確認と適応制御コントローラとしての有効性評価を行い，2021年11月に国際シンポジウムで発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度計画していた海外共同研究者の研究室における動物実験（マウスを用いた実験）を，国内共同研究者の元で実施し，計画当初に予定していたデータを概ね取得できた．また，国内共同研究者との他の実験や代表者の研究室における工学的応用までの研究も，これまでの成果を集約し，リアルタイム実機制御実験の実施まで進められており，パンデミックのため1年間遅れたものの当初の計画までは概ね進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
パンデミックが収まり次第，海外共同研究者の元に赴き，国内では取得できていないデータを取るための実験を実施する．また，同時に国内でも補足的な実験を実施し，これまでの成果を取りまとめ共同で論文を執筆するための議論も国内外共同研究者間で開始する．
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| Causes of Carryover |
2021年度は2020年度に引き続き，COVID-19のパンデミックのため，海外共同研究者の研究室における共同実験を実施できず，そのための旅費を次年度使用額として繰り越した．パンデミックが収束次第，海外での共同実験を実施する計画であり，そのための旅費として使用する．また，成果をまとめる過程において，国内での補足的実験が必要になった際に，実験動物を含む実験用消耗品等を購入する．
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[Journal Article] Effects of smooth pursuit and second-order stimuli on visual motion prediction2021
Author(s)
Miyamoto, T., Numasawa, K., Hirata, Y., Katoh, A., Miura, K., Ono, S.
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Journal Title
Physiological Reports
Volume: 9
Pages: 1-13
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Cerebellar roles in frequency competitive motor learning of the vestibulo-ocular reflex2021
Author(s)
Soga, J., Matsuyama, M., Miura, H., Highstein, S., Baker, R., Hirata, Y.
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Journal Title
Neurosicence
Volume: 462
Pages: 205-219
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Acquisition of predictive optokinetic eye movements in mice and humans.2021
Author(s)
Yamanaka, T., Matsuzawa, R., Hernandez, RG., BLazquez, PM., Yakusheva, TA., Katoh, A., Ono., S., Hirata, Y.
Organizer
Society for Neuroscience
Int'l Joint Research
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